1 、概述
頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，因為它不需開挖面層就能夠穿越公路、鐵道、河川、地下建筑物以及各種地下管線等。近10年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加速和下水道普及率的提高以及舊城區(qū)的改造，頂管施工得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
2、原因及預(yù)防方法
2.1 水文、地質(zhì)情況
施工單位對于頂管所在位置的水文、地質(zhì)情況必須在施工前就應(yīng)十分清楚，并應(yīng)采取相應(yīng)的措施。如果在頂進中管位處于地下水位以內(nèi)，而未采取降水措施，或在頂進中遇到了淺層滯水，土質(zhì)變軟，百節(jié)管會十分容易下扎，導(dǎo)致管道偏差加大。頂管施工時采用降水的方法有管內(nèi)明排水，管外排水，但當(dāng)水位很高時，這些方法不能解決問題，壓縮空氣排水法則成為頂管施工的有效方法。如果碰到淤泥質(zhì)土層，應(yīng)考慮在頂進前從地面或管內(nèi)在頂進前方的土壤中，注入水泥漿或水玻璃漿液進行地基的加固。
2.2 工作坑
頂管施工中的步就是根據(jù)已經(jīng)確定好的方案進行工作坑的施工及頂管設(shè)備的安裝。這一步的好壞直接影響百節(jié)管是否順著設(shè)計方向前進，如果不符合要求，即使超過標(biāo)準(zhǔn)不多、也會引起繼續(xù)頂進管道產(chǎn)生積累誤差而難于糾正。因此對由此可能產(chǎn)生的偏差應(yīng)予以足夠的重視。
如果工作坑在安裝時后背壁面不垂直、或后背土質(zhì)密實不均勻，都會使頂力偏移而使管節(jié)前進方向或高程出現(xiàn)問題。因此頂管工作坑后背必須按設(shè)計的頂力進行強度和穩(wěn)定性驗算，保證整個后背有一定的剛度和足夠的強度。后背在安裝時，要注意原狀壁面不得擾動，土壁面必須平整，且垂直管道的中心軸線，并且應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境、材料的供應(yīng)條件、設(shè)備條件選擇相適宜的后背形式?？晒┻x擇的后背有原土后背、人工后背(鋼板校及排管后背)、方土后背和管道式后背。
2.3 導(dǎo)軌
導(dǎo)軌是頂進中的導(dǎo)向設(shè)備，其安裝質(zhì)量對管道的頂進質(zhì)量影響極大，在施工中常會因為導(dǎo)軌中心偏差大于3cm、兩導(dǎo)軌的高程不一致、安裝不穩(wěn)固或?qū)к壉旧聿恢表?、?dǎo)軌縱坡與設(shè)計坡度不符合、導(dǎo)軌基礎(chǔ)不夠牢固等原因加大偏差。所以導(dǎo)軌在安裝中需要反復(fù)標(biāo)測，使導(dǎo)軌中線、高程、軌距和坡度均符合設(shè)計要求。導(dǎo)軌面也要光滑，安裝牢固，并根據(jù)工作坑槽底土基的土類、管節(jié)重量及有無地下水等條件，采取一定的措施來保證導(dǎo)軌不發(fā)生任何沉降變形。
2.4 挖土操作
在頂進過程中，為了減少管道外壁與管周圍土層之間的摩擦阻力，使管道易于頂進，施工時采用人工或機械挖土，即掏挖管前的泥土。在施工中有時遇到較好挖的土層而造成超挖，或本身由于糾偏挖土，但是挖土卻過分的不均勻，這些都會引起頂管的較大偏差，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生地面陷落，造成安全事故。如果頂進施工中采用人工挖土，必須按規(guī)定來進行操作：管前允許超前掏挖30cm(砂土、粉砂)至50cm(粘土、亞粘土)，管周下135°范圍的土層一般情況不得超過管外皮，管周上225°范圍的土層允許超出管外皮1.5cm，嚴(yán)禁超挖；當(dāng)穿越鐵路或建筑物時，管前掏土不得大于10cm，管周上225°范圍不得超過管外皮。
在一次施工過程中，有一段長80 m、管徑為1000mm污水頂管，頂進過程中開挖面直徑大小與管子內(nèi)徑基本一致。熟練的工人在挖土?xí)r隨時掌握土質(zhì)情況，遇硬質(zhì)土質(zhì)時，將開挖面擴大到與管子外徑相同。當(dāng)管道發(fā)生小方向偏差時，采取了相應(yīng)的方法進行糾偏，即向左偏時，單向右側(cè)千斤頂，管前左側(cè)欠挖，右側(cè)超3—5cm；向右偏時，與左偏相反；向上抬頭，管前上部欠挖，下部130°范圍內(nèi)超挖2—3cm；向下低頭時，管前上部180°范圍內(nèi)超挖3—4cm，下部欠挖；如低頭嚴(yán)重，在管前加墊抬高板。施工中采用這些措施后，效果非常好，符合設(shè)計要求。
2.5 測量
在頂管施工中時時刻刻都離不開測量，測量所起的作用也就是及時發(fā)現(xiàn)管道在頂進過程中所發(fā)生的偏差，并根據(jù)測量的結(jié)果來分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢，確定糾偏的措施。但施工中也會由于測量的誤差和測量的不及時導(dǎo)致偏差過大?？赡馨l(fā)生的情況有：工作坑內(nèi)后視方向有誤差而沒有及時發(fā)現(xiàn)，或坑內(nèi)引入水準(zhǔn)點標(biāo)高未經(jīng)復(fù)測就直接使用而存在誤差，另外就是不能堅持在頂進過程中校規(guī)定頻率測量而累積的誤差。
由地面臨時水準(zhǔn)點引入到坑內(nèi)時，要把坑內(nèi)臨時水準(zhǔn)點放在便于保護、不易遭到破壞的地方，并且坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置兩個水準(zhǔn)點便于閉合。還要對水準(zhǔn)點及后視方向樁經(jīng)常復(fù)測，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。在頂進施工過程中，要嚴(yán)格認(rèn)真地執(zhí)行校測制度和交接班制度，控制頂進中心和高程，及時校測、糾偏，做到勤頂勤測，并做好記錄。在實際操作中，當(dāng)采用手工掘進時，工具管進入土層過程中，每頂進30cm，測量不應(yīng)少于1次；管道進入土層后正常頂進時，每頂進50 cm，測量1次，在糾偏過程中更應(yīng)該增加測量次數(shù)。測量時應(yīng)把偏差控制在允許范圍內(nèi)，具體可參考表1。
在施工名商路口雨水箱涵時，其中有一段長50m、管徑3000 mm的頂管。施工時采用激光測量儀器，使激光束位于管道中心，并且符合設(shè)計坡度，當(dāng)頂進一段距離后，測量激光束與管子內(nèi)壁的相對關(guān)系，測出施工中管道的高程及中心偏差。隨著頂進距離的增加，定期校核激光束的位置，使管子始終沿著設(shè)計方向前進。在整個施工過程中，充分利用測量來控制偏差，使之保持在允許偏差之內(nèi)。
表1 項進管道允許偏差 mm
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項目 |
允許偏差 |
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軸線位置 |
50 |
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管道內(nèi)底高程 |
D＜1500 |
+30、-40 |
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D＞1500 |
+40、-50 |
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相鄰管間錯口 |
鋼管道 |
＜2 |
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鋼筋混凝土管道 |
15％壁厚且不大于20 |
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對頂時兩端錯口 |
50 |
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3、結(jié)語
在實際頂管施工中，施工前對可能產(chǎn)生偏差的原因要做到心中有數(shù)，施工中通過使用相應(yīng)的預(yù)防方法進行偏差的控制，出現(xiàn)小的偏差及時糾正，使工程質(zhì)量符合要求，最終才能取得良好的效果。實踐證明，以上方法在施工中非常實用有效且方便可行。
